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¿Cuáles son los tipos de sistemas HVDC?

2013/4/20
Los sistemas de corriente continua de alto voltaje (HVDC) se clasifican ampliamente en varios tipos, principalmente en función de la tecnología convertidor utilizada para cambiar la corriente alterna (AC) a corriente continua (DC) y viceversa. Estas categorías no son mutuamente excluyentes, y algunos sistemas podrían combinar las características. Aquí hay un desglose:

1. Basado en la tecnología del convertidor:

* Converter comutilizado por línea (LCC) HVDC: Esta fue la primera generación de sistemas HVDC. Utilizan tiristores como dispositivos de conmutación, y el proceso de conmutación (conmutación) está determinado por el voltaje del sistema de CA. Los sistemas LCC-HVDC son relativamente maduros y rentables para largas distancias, pero tienen limitaciones en la capacidad de control y el factor de potencia. A menudo se usan para la transmisión de potencia a granel de larga distancia.

* Convertidor de voltaje (VSC) HVDC: Esta es una tecnología más moderna que utiliza transistores bipolares de puerta aislados (IGBT) u otros dispositivos de semiconductores de potencia. Los sistemas VSC-HVDC tienen una capacidad de control significativamente mejor, lo que permite un control independiente de voltaje y corriente, así como tiempos de respuesta más rápidos. Son más adecuados para aplicaciones que requieren un control más dinámico, como conectar cuadrículas de CA débiles o integrar fuentes de energía renovables. Hay varios subtipos dentro de VSC-HVDC, que se detallan a continuación.

2. Basado en la configuración del sistema (a menudo relacionada con el tipo de convertidor):

* HVDC punto a punto: La configuración más simple, transmitiendo potencia entre dos puntos. Se pueden usar tecnologías LCC y VSC.

* HVDC multi-terminal (MTDC): Permite múltiples puntos de conexión a la cuadrícula de CC. Esto es más complejo y generalmente emplea tecnología VSC debido a su mejor capacidad de control necesaria para gestionar el flujo de energía entre múltiples puntos.

* HVDC híbrido: Combina características de las tecnologías LCC y VSC, potencialmente utilizando diferentes tipos de convertidores en diferentes terminales dentro de un solo sistema. Esto permite aprovechar las ventajas de ambos tipos.

3. Subtipos específicos de VSC HVDC (a menudo categorizados por sus métodos y configuraciones de control):

* convertidor multinivel modular (MMC): Una topología VSC muy común utilizada en muchos sistemas HVDC modernos. Utiliza una gran cantidad de módulos convertidores más pequeños, que proporcionan ventajas en términos de control de nivel de voltaje y distorsión armónica reducida.

* H-Bridge en cascada: Otra topología de VSC, con convertidores de puente H cascado. Es menos común que MMC pero tiene sus propias ventajas específicas.

En resumen: La elección del sistema HVDC depende de factores como:

* Distancia de transmisión: LCC-HVDC es generalmente más económico a distancias muy largas.

* Nivel de potencia: Las diferentes tecnologías están optimizadas para varios niveles de potencia.

* Aplicación: Para la integración de la cuadrícula de energías renovables o la conexión de cuadrículas débiles, se prefiere VSC-HVDC.

* Requisitos de control: VSC-HVDC ofrece una capacidad de control superior.

* Costo: LCC-HVDC es típicamente menos costoso para la transmisión de potencia a granel de larga distancia, mientras que VSC-HVDC ofrece una mayor flexibilidad, pero puede tener un costo inicial más alto.

El campo de HVDC está en constante evolución, con nuevas tecnologías y mejoras que surgen continuamente. Por lo tanto, esta categorización es una descripción general y los sistemas específicos pueden incorporar características de múltiples categorías.

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